视频信号的获取与处理课件

1、第三章 视频信号的获取与处理彩色空间表示及其转换视频信息获取技术图像文件格式及其转换第1页，共44页。3.1.1 彩色空间表示及其转换基本概念：采样：把连续的图像函数f (x,y) 进行 空间和幅值的离散化处理，空间连续坐标(x,y)的离散化，叫做采样；量化：f(x,y)颜色的离散化，称之为量化。第2页，共44页。彩色电视制式：PALNTSCSECAM第3页，共44页。颜色的基本概念：彩色的特性：亮度、色调、饱和度 亮度：光的强和弱。 色调：光的波长、人眼的感觉(反映)颜色(的基本特征)。 饱和度：颜色渗入白光的程度(表示)颜色深浅的程度。第4页，共44页。红 + 白光 粉红色 饱和度下降红

2、+ 另一种颜色的光 色调发生变化第5页，共44页。三基色(RGB)的原理： 自然界常见的各种颜色光，都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，即三基色原理。第6页，共44页。亮度公式： 当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝三色的关系如下：Y=0.299R+0.587G+0.114B NTSC Y=0.222R+0.707G+0.071B PAL 第7页，共44页。彩色空间表示1.RGB彩色空间 任意颜色的光F，其配色方程可写成： F= rR+ gG+bB 其中r、g、b 为三个系数 第8页，共44页。2. YUV 彩色空

3、间亮度信号Y色差信号R-Y和B-Y第9页，共44页。 用YUV的好处：(1)亮度信号Y解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。(2)人眼对色差信号不敏感，而对亮度信号特别敏感。 Y 带宽4.43MHz（PAL） U、V 带宽1.3MHz第10页，共44页。量化比例： Y:U:V= 8:4:4 Y:U:V= 8:2:2 Y:U:V= 8:8:8第11页，共44页。3.YIQ彩色空间NTSC制的YIQ 与PAL的YUV的关系： I = V Cos33 - U Sin33 Q = V Sin33 + U Cos33第12页，共44页。4.HSI彩色空间 H： Hue 代表色调 S： Saturatio

4、n 代表饱和度 I： Intensity 代表强度第13页，共44页。RGB与YUV和YIQ之间的转换Y=0.3R+0.59G+0.11B （亮度方程）B-Y=B-（0.3R+0.59G+0.11B ）R-Y=R-（0.3R+0.59G+0.11B ）Y=0.3R+0.59G+0.11B第14页，共44页。黑白全电视信号电视摄像机把一幅图像信号转变成的最后输出信号就是全电视信号。 全电视信号主要由图像信号、复合消隐信号和复合同步信号三部分组成。第15页，共44页。从时间上看全电视信号：每行周期为 64 s图像 52.2 s 行消隐 11.8 s 行同步信号 4.7 s 行延迟 1.3 s第16

5、页，共44页。 从幅度上看全电视信号： 同步信号为100%，黑电平和消隐电平为70%，白电平为0%。 图像信号介于白电平和黑电平之间，根据图像的灰度而变化。第17页，共44页。彩色全电视信号 彩色全电视信号与黑白电视的兼容问题（a）保留黑白电视信号原有的各项标准。 （b）彩色电视信号中应包含有一个代表图像的亮度信号，这个信号中彩色接收机和黑白接收机中均能重现黑白图像。（c）彩色电视图像信号中还应包含有代表图像颜色的信号（称为色度信号）和色同步信号。第18页，共44页。 彩色全电视信号的组成： 彩色全电视信号是由色度信号F、亮度信号Y（或用B表示）、复合消隐信号A、复合同步信号S等迭加在一起组成

6、的，通常可用符号FBAS来表示。 第19页，共44页。练习与测试1.彩色可用( )来描述。A亮度，饱和度，色调B亮度，饱和度，颜色C亮度，对比度，颜色D亮度，色调，对比度答案：A第20页，共44页。2.在全电视信号中，把（ ）的前沿作为一场的起点。A奇数场同步信号B开始场信号C偶数场同步信号D场同步基准信号答案：A第21页，共44页。3.在多媒体计算机技术中，常用的彩色空间表示有（ ）。ANTSC彩色空间BRGB彩色空间CPAL彩色空间DYUV彩色空间EYIQ彩色空间答案：BDE第22页，共44页。4.国际上常用的视频制式有（）。（1）PAL （2）NTSC （3）SECAM（4）MPEG A

7、.（1） B.（1）（2） C.（1）（2）（3） D.全部答案：C第23页，共44页。5.在YUV彩色空间中数字化后Y：U：V是（）。（1）4：2：2 （2）8：4：2（3）8：2：4 （4）8：4：4（A）（1） （B）（2）（C）（3） （D）（4）答案：D第24页，共44页。3.2.1 视频信息获取技术基本概念：常用图像：图形静态图像动态图像（视频） 第25页，共44页。获得图像方法：计算机：产生彩色图形、静态图形、动态图形彩色扫描仪：扫描输入彩色图形和静态图像。视频信号数字化仪：将彩色全电视信号数字化后，输入到多媒体计算机中，获得静态、动态图像。第26页，共44页。视频采集卡的功能简

8、介视频卡的分类视频叠加卡视频捕捉卡电视编码卡解压卡TV转换卡第27页，共44页。2. 视频卡支持的视频源：录像机摄像机影碟机电视第28页，共44页。几种视频采集卡简介Video Blaster SE100卡Video Blaster RT300MegaMotion卡Video It！卡SNAPplus-VL卡Video Star Pro卡Intel Smart Video Recorder Pro卡Miro Video DC1卡第29页，共44页。 视频采集卡的工作原理A/D变换和数字解码 窗口控制器 帧存储器系统数模（DA）转换和矩阵变换视频信号和VGA信号的叠加数字式多制式视频信号编码第3

9、0页，共44页。PC总线接口视频输入剪裁、变化比例VRAM读写、刷新控制输出窗口VGA同步、色键控制第31页，共44页。练习与测试全电视信号主要由（）组成。（1）图像信号、同步信号、消隐信号（2）图像信号、亮度信号、色度信号（3）图像信号、复合同步信号、复合消隐信号（4）图像信号、复合同步信号、复合色度信号（A）（1） （B）（2） （C）（3）（D）（4）答案：C第32页，共44页。2.下面阐述中哪一个不正确？（1）采用HIS彩色空间的优点是：可以简化图像的分析和处理的工作量。（2）采用YIQ彩色空间的优点是：传送Q信号时，采用较窄的频带，而传送I信号时，采用较宽的频带。（3）采用YUV彩色

10、空间的优点是：黑白电视机可以接收彩色电视信号。（4）采用RGB彩色空间的优点是：在多媒体系统不经任何转换，可直接把RGB信号加到彩色监视器。第33页，共44页。彩色全电视信号的数字锁相和数字解码 模拟锁相电路图PDLFVCON行同步系统时钟第34页，共44页。数字式锁相增量p加法器寄存器Xn-1时钟Xn第35页，共44页。数字式解码全电视信号表达式： CVSB=Y+U sin wsct +V cos wsc t其中Y为亮度信号，U、V为色差信号，wsc 为彩色副载波频率。第36页，共44页。视频信号获取器的诊断和驱动软件 第37页，共44页。视频卡的安装和使用 视频卡的安装(1)硬件安装 插入

11、视频卡 与VGA卡连接 与VGA显示器连接 与视频信号源连接第38页，共44页。(2) 软件安装 通过安装盘上的INSTALL.EXE进行安装。第39页，共44页。视频卡的使用 控制菜单 视频屏幕 菜单条 工具条第40页，共44页。3.3.1 图像文件格式及其转换静态图像文件格式 （1）GIF（2）TIFF（3）TGA（4）BMP（5）PCX（6）MMP第41页，共44页。动态图像压缩编码文件格式MPG（MPEG）：序列层（Sequence layer）图像组层（Group of Picture）图像层（Picture）片层（Slice）宏块层（Macro block）块层（Block layer）第42页，共44页。AVS和AVI动态图像文件格式 AVS文件格式比起图像文件格式能够提供较多的灵活